[发明专利]一种用于SOI片的磷扩散掺杂方法

说明书

本发明公开了一种用于SOI片的磷扩散掺杂方法，包括在所述SOI片的表面生长一层氧化层；对所述氧化层进行光刻和刻蚀，形成扩散阻挡层；对所述SOI片进行液态磷扩散掺杂；去除所述SOI片表面上的磷硅玻璃和扩散阻挡层；清洗SOI片表面，并在该SOI片表面淀积二氧化硅保护层；对SOI片表面进行推结工艺得到液态磷的扩散深度；去除SOI片表面的二氧化硅保护层；采用液态磷源POCl₃在SOI片上进行液态磷扩散掺杂，能够获得较高的掺杂浓度，并且可以有效降低掺杂过程中SOI片表面形成的磷硅玻璃的厚度，避免顶层硅出现龟裂的现象，同时扩散掺杂后对SOI片的表面进行推结工艺处理，使得掺杂后的SOI片具有较高的掺杂浓度和扩散深度。

技术领域

本发明涉及半导体制造掺杂方法技术领域，特别是涉及一种用于SOI片的磷扩散掺杂方法。

背景技术

光子集成一般是在SOI片上进行器件的制作，其制作工艺需要在顶层硅上进行区域性的磷掺杂，并且要求具有较高掺杂浓度和掺杂深度。常规的大束流注入仅能满足较高的掺杂浓度，不能满足较高的掺杂深度；而高能注入又仅能满足较高的掺杂深度，不能满足较高的掺杂浓度；因此，实际工艺中常采用固态磷扩散的方法来进行工艺制作。

常规的SOI片上的固态磷扩散掺杂结构示意图如图1所示。常规的磷扩散掺杂工艺制作流程为在SOI片上生长氧化层后进行扩散阻挡层制作。通过固态磷源对目标区域进行磷扩散掺杂，为获得高的掺杂浓度和扩散深度，磷扩散掺杂需要经过高温度和长时间，在扩散扩散掺杂区域会形成较厚的磷硅玻璃，厚度约240nm，完成磷扩散掺杂后去除磷硅玻璃和去除扩散阻挡层。

常规的工艺制作流程，由于固态磷源片的成分主要为P₂O₅，其氧元素含量高使得形成的磷硅玻璃较厚，进而产生较大的应力，同时，由于SOI片顶层硅较薄，机械强度较小，较厚的磷硅玻璃会使顶层硅产生较大的形变，在去除磷硅玻璃和扩散阻挡层后顶层硅常常会出现龟裂现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够减小磷硅玻璃厚度从而降低应力，避免顶层硅发生龟裂的用于SOI片的磷扩散掺杂方法。

为解决上述问题，本发明提供一种用于SOI片的磷扩散掺杂方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：提供一SOI片，并对该SOI片的表面进行清洗，得到待处理的SOI片；

步骤S2：在所述SOI片的表面生长一层氧化层；

步骤S3：对所述氧化层进行光刻和刻蚀，形成扩散阻挡层；

步骤S4：对所述SOI片进行液态磷扩散掺杂；

步骤S5：去除所述SOI片表面上的磷硅玻璃和扩散阻挡层；

步骤S6：清洗SOI片表面，并在该SOI片表面淀积二氧化硅保护层；

步骤S7：对SOI片表面进行推结工艺得到液态磷的扩散深度；

步骤S8：去除SOI片表面的二氧化硅保护层。

进一步的，所述待处理的SOI片的顶层硅厚度为0.5μm～4μm。

进一步的，在所述步骤S3中，扩散阻挡层的材料为SiO₂，且该扩散阻挡层的厚度为200nm～400nm。

进一步的，在所述步骤S4中，进行液态磷扩散掺杂所采用的液态磷源为POCl₃。

进一步的，在所述步骤S4中，液态磷的掺杂温度为800℃～1050℃，掺杂时间为10min～60min。

进一步的，在所述步骤S6中，淀积的二氧化硅保护层的厚度为150nm～300nm。